표면처리 서비스

몇 가지 일반적인 금속 표면 처리 및 선택 방법

 

 

산업 및 일상생활에서 널리 사용되는 소재로서, 금속 성능의 향상 및 보호는 항상 재료과학 분야의 연구 핫스팟이었습니다. 금속 표면 처리 기술은 금속 표면의 화학적 조성이나 물리적 구조를 변화시켜 금속에 내식성, 내마모성, 심미성 등 새로운 특성을 부여합니다. 다음은 기계 구조 설계 시 참조 및 선택을 위해 일반적으로 사용되는 몇 가지 금속 표면 처리 방법을 소개합니다.

아연 도금

정의: 아연 도금 금속은 녹을 방지하기 위해 금속 표면에 아연 층을 증착하기 위해 아연 도금 공정으로 처리된 금속으로 정의할 수 있습니다. 일반적으로 아연 도금 공정은 금속을 뜨거운 아연에 담가서 금속 표면과 화학적 결합을 갖는 아연 층을 형성함으로써 보호 코팅을 제공하는 것입니다.

 

 

적용 분야: 많은 금속을 아연 도금할 수 있지만 가장 일반적인 것은 강철과 철입니다. 주강, 주철, 가단성 주철, 열간 압연 강, 냉간 압연 강을 포함한 철 금속은 종종 아연 도금 처리됩니다. 대조적으로, 구리나 알루미늄과 같은 비철 금속은 아연 도금 공정의 결과로 아연 도금 코팅이 발생하지 않습니다.

아연 도금 공정: 아연 도금 공정은 표면 준비, 실제 아연 도금, 후처리 등 세 가지 주요 단계로 구성됩니다. 코팅의 기능성과 심미성을 보장하려면 아연 도금 공정 후 표면을 적절하게 준비하고 올바른 단계를 따르는 것이 중요합니다.

 

 

작동 원리: 아연 도금 공정 중에 아연은 금속의 철과 상호 작용하여 견고한 합금층을 형성합니다. 이 보호층은 산, 염기, 가스 환경을 포함한 부식성 물질로부터 모재를 보호하여 모재의 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다. 이 보호 아연층은 희생층 역할도 합니다. 노출되면 모재보다 빨리 부식되어 녹과 부식으로부터 보호됩니다. 크로메이트 처리와 같은 다른 처리는 아연 도금 금속의 보호 특성을 향상시킬 수 있으므로 건설, 자동차 및 제조 산업에서 널리 사용됩니다.

아연 도금 공정의 유형

용융 아연 도금

용융 아연 도금 또는 용융 아연 도금은 적절하게 세척된 금속을 용융 아연에 담그는 공정입니다. 아연은 금속 기질과 융합되어 야금학적 결합을 형성하고 보호층을 생성합니다. 이 방법은 빠르고 저렴하지만 다양한 두께의 레이어가 생성될 수 있습니다.

사전 아연 도금

예비 아연도금은 제강의 첫 번째 단계에서 수행됩니다. 금속 시트를 세척하고 아연 욕조를 통과시킨 후 감습니다. 이는 균일한 코팅을 생성하지만 다른 제조 공정에서 노출된 영역을 생성할 수 있습니다.

전기 아연 도금

전기아연도금은 전해질과 전류를 사용하여 아연 이온이 강철에 부착되도록 합니다. 이 방법은 정확하고 일관된 코팅 재료 층을 생성하지만 일반적으로 용융 아연 도금보다 강도가 낮습니다.

따라서 각 아연 도금 방법에는 장점과 단점이 있으므로 프로젝트에 가장 적합한 기술을 선택하는 것이 중요합니다.

아연 도금 강철 및 알루미늄 선택

아연도금 알루미늄과 강철은 독특한 물리적, 화학적 특성으로 인해 많은 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 아연도금강판은 내구성과 내식성이 우수한 것으로 알려져 있으며, 자동차 제조, 건물 지붕, 울타리 공사 등에 많이 사용됩니다. 동시에 알루미늄은 밀도가 낮고 비강도가 높기 때문에 항공, 항해, 철도 운송 등 운송 분야는 물론 건설, 전기 공학에서도 중요한 역할을 합니다.

팬 블레이드 제조에는 아연도금 강철과 알루미늄이 모두 사용되지만 무게가 가볍기 때문에 아연도금 알루미늄 시트가 더 선호됩니다. 그러나 HVAC 시스템 덕트 및 팬 하우징의 경우 비용 효율성과 가공 용이성으로 인해 아연 도금 강판이 선호되는 재료입니다.

연성의 측면에서 보면, 알루미늄은 뛰어난 연성을 갖고 있으며 고유의 강도를 잃지 않으면서 다양한 형태로 쉽게 성형할 수 있습니다. 이에 비해 아연도금강판도 어느 정도의 연성을 갖고 있지만 성형 및 성형 측면에서 알루미늄에 비해 성능이 약간 뒤떨어집니다. 복잡한 성형이나 디자인이 필요한 프로젝트에 직면했을 때 알루미늄은 유연성으로 인해 선호되는 소재입니다. 비록 이 공정이 기술적으로 더 복잡하기는 하지만, 강철은 열처리 후에도 더 자유롭게 형성될 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

 

 

장점:

강철 표면의 아연층은 기판보다 먼저 부식되는 희생층 역할을 하여 부품을 부식으로부터 보호합니다.

기판에 강하게 접착되어 있습니다. 따라서 박리의 위험이 없습니다.

아연 금속은 크롬이나 니켈보다 상대적으로 저렴합니다. 따라서 아연 도금은 다른 전기 도금보다 비용 효율적입니다.

열 안정성은 아연 도금의 또 다른 장점입니다.

기판 형상의 복잡성은 아연 증착 공정에 영향을 미치지 않습니다.

금속 부품을 보호하기 위해 아연 코팅을 사용하면 주로 철 재료의 경우 기판 부품의 원래 전도성이 향상됩니다.

단점:

두꺼운 코팅(보통 > 25 µm)은 아연 층의 취성 및 균열을 유발할 수 있습니다.

수소 가스는 전기 분해 과정에서 강철에 유입될 수 있으며 취성 및 고장 위험을 유발할 수 있습니다.

시간이 지남에 따라 시각적인 외관이 저하될 수 있습니다.

특히 크롬 도금과 아연 도금을 비교할 때 염화물이 발생하기 쉬운 환경으로 제한됩니다.

 

 

장점:

도금된 부품이나 부품에 내마모성, 내식성, 긁힘 방지성, 경도 및 낮은 마찰력을 제공합니다.

크롬의 아름다운 광택과 반사 마감은 성능과 외관을 향상시키는 데 적합합니다.

특정 화학물질, 용제 및 오일에 대한 크롬의 화학적 불활성은 이러한 외부 요인으로부터 아래에 있는 구성 요소를 보호할 수 있습니다.

이러한 유형의 도금은 사소한 표면 불규칙성과 결함도 수정할 수 있습니다.

크롬 도금 표면은 청소가 쉽습니다.

단점:

원료 크롬은 다른 도금 금속보다 가격이 비싸기 때문에 이 표면 처리는 다른 표면 처리보다 비용이 많이 듭니다.

6가 크롬을 사용하면 건강에 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서 이 과정에는 엄격한 제어 시스템이 필요합니다.

한번 코팅이 손상되거나 벗겨지면 수리가 어렵습니다.

복잡한 형상에 균일한 크롬 코팅을 달성하는 것은 어려울 수 있습니다.

 

 

 

장점:

권장 니켈 도금 특성 주 표면을 내마모성, 내마모성, 내식성으로 만듭니다.

피삭재의 전기 전도성을 향상시킬 수 있습니다.

무전해 니켈 도금은 내부 구멍이나 홈과 같은 복잡한 형상에도 균일한 도금을 보장합니다.

니켈 도금은 밝고 빛나는 은색 외관을 제공합니다.

니켈의 열적 특성으로 인해 니켈 도금 부품은 고온을 견딜 수 있습니다.

단점:

알칼리, 석유, 염수 및 일부 연산과 같은 일부 화학 물질에 대해 불활성을 나타냅니다. 이 전기도금된 금속은 비용이 더 많이 들기 때문에 전기도금 공정이 더 비싸집니다.

니켈의 다공성은 아연 및 크롬 도금에 비해 부식 및 내마모성이 상대적으로 낮습니다.

니켈 도금된 표면은 장기간에 걸쳐 마감을 유지하기 위해 정기적인 청소와 광택 처리가 필요합니다.

 

 

패시베이션

패시베이션(Passivation)이란 금속 표면과 화학적으로 반응해 산화막을 형성해 금속의 내식성을 향상시키는 방청 표면 처리 방법이다.

 

 

적용 범위

패시베이션은 일반적으로 스테인레스 스틸, 알루미늄 합금과 같은 금속 재료에 적용됩니다.

공정특성

부동태화 공정에는 세척, 담금, 부동태화제 처리, 중화, 세척 및 공기 건조와 같은 단계가 포함됩니다. 부동태화제의 가격이 상대적으로 낮기 때문에 부동태화 비용은 상대적으로 낮으며 완료되어야 합니다. 그러나 패시베이션 후 표면에 소량의 금속 이온이 있을 수 있으며 이는 환경에 일정한 영향을 미칩니다.

스테인레스강 부동태화 원리: 스테인레스강의 크롬은 공기 중의 산소와 반응하여 부식 방지 특성을 지닌 부동태화 크롬 산화물층을 형성하는 반면, 합금의 자유철은 부식을 가속화합니다. 이는 유리철을 용해시키고 산화 크롬층을 개선하여 금속의 내식성을 더욱 향상시킵니다.

 

아노다이징

정의: 아노다이징은 금속 표면의 산화물 층 크기를 증가시켜 내부식성을 높이는 전해 공정입니다. 이 방법은 주로 알루미늄에 사용됩니다.

 

 

프로세스

·준비: 알루미늄 합금을 세척한 후 황산 전해액에 담급니다.

·전해공정 : 양극에는 알루미늄을, 음극에는 스테인리스스틸, 니켈, 카본 등 전해질과 반응하지 않는 소재를 사용합니다.

·산화물 형성: 전압을 가하면 양극에서 산소가 생성되고, 산소가 알루미늄과 반응하여 산화알루미늄층을 형성합니다.

전해질의 종류와 그 효과:

·10도에서 15~25% 황산이 부품에 약 25μm/시간의 산화물 층을 형성합니다.

·30도의 수산과 황산은 시간당 약 0mm의 산화물 층을 형성합니다.

·38~42도의 10% 크롬산은 약 15μm/시간의 산화물 층을 형성합니다.

장점

·내구성: 표면이 더 조밀해지고 내마모성이 높아집니다.

·미적 매력: 아노다이징 처리로 인해 표면이 흐릿해질 수도 있지만 영구적인 색상으로 변색될 수 있습니다.

·향상된 코팅: 거친 표면은 질감이 있는 표면에 더 잘 접착되기 때문에 페인팅 및 기타 형태의 코팅에도 유리합니다.

아노다이징은 내마모성, 내식성, 미적 측면이 요구되는 부품에 특히 적합합니다.

아노다이징과 패시베이션 중 선택

1. 단지 금속 표면의 녹이나 부식을 방지하기 위한 것이고 비용 절감이 주요 고려사항이라면 부동태화는 좋은 선택입니다. 금속 표면의 산화성, 경도, 내구성을 강화해야 하고 상대적으로 높은 비용을 고려하지 않는다면 아노다이징을 선택할 수 있습니다.

2. 패시베이션 및 마이크로 아크 산화의 레이저 손상 임계값은 더 높은 반면, 화학적 니켈 도금, 양극 산화 처리된 흑색 및 경질 양극 산화 표면의 손상 임계 값은 더 낮습니다. [문헌 출처: China Laser 43 Volume 12: 표면 처리 공정이 알루미늄 합금의 레이저 손상 능력에 미치는 영향]

블랙 아노다이징

제조된 알루미늄 부품은 흑색 아노다이징 공정을 통해 보호적이고 아름다운 표면을 얻습니다. 검정색 무광택 마감을 제공하고 내식성, 내마모성 및 내마모성을 향상시킵니다.

(사진 삽입)

흑색아노다이징은 일반적인 양극산화 공정에서 시작되며, 양극산화 처리된 알루미늄은 형성된 산화알루미늄층의 기공을 통해 흑색 염료에 안료를 흡수시킵니다.

 

화학필름

화학 필름 또는 크로메이트 변환 코팅은 알루미늄에 사용되는 또 다른 부동태화 공정입니다. 금속 표면을 화학 용액에 담근 다음 스프레이하거나 브러싱하는 작업이 포함됩니다. 이 처리는 금속의 치수를 변경하지 않으며 다른 유기 코팅의 베이스로 사용할 수 있습니다. 화학 필름은 또한 양극 산화 처리된 표면을 수리하고 후속 양극 처리를 위해 표면을 준비하는 데 사용됩니다. 최종 층은 투명한 노란색 또는 황갈색일 수 있으며 이로 인해 처리된 금속에 노란색 색조가 나타납니다.

 

전기도금

전기도금 공정은 산성 가수분해를 통해 하나의 금속을 다른 금속의 표면에 침착시킵니다. 이 공정에서는 도금할 금속을 음극(음전하)으로 사용하고, 은 등 희생양극(양전하)을 사용합니다. 예를 들어, 희생 은 양극은 강철 또는 알루미늄 음극을 증착할 수 있습니다. 전기도금은 부품의 내식성과 강도를 향상시키는 데 도움이 되는 공정입니다.

 

 

 

분체 도장은 건조된 분말을 기판에 도포하는 건식 공정입니다. 이는 증발 용제를 사용하는 액체 코팅과 다릅니다. 분체 코팅 공정에는 정전기 분사와 열 또는 UV 광에 의한 코팅 경화가 포함됩니다. 사용할 수 있는 분말은 열가소성 또는 열경화성 분말일 수 있습니다. 또한 기존 코팅보다 더 단단하고 균일한 표면을 제공하여 더욱 효과적입니다. 폴리머 분말은 알루미늄, 강철 등의 금속에 쉽게 도포할 수 있어 표면이 단단하고 매력적인 마감 처리를 제공합니다.

 

 

 

테프론 코팅(PTFE) 플라스틱 킹

테프론, 테프론 스프레이, 두께는 약 50-100um

적용 사례: 코팅 냄비, 핫 커팅 나이프, 롤러

온도 범위: 장기 240-260도, 단기 300도 이상

공정 특성:

1. 표면이 매끄러워요. 휴대폰 고정 장치, 카메라 부품, 롤러

2. 자기 윤활성, 내마모성을 높입니다. 고무 링, 피스톤 링, 로터, 슬라이드 레일, 기어, 피스톤

3. 붙지 않는 핸들 본딩. 접착제 방지 제품, 설탕, 필름 압착 롤러, 코팅 기계

4. 고온 저항, 내 충격성, 절연성, 저온 취성 없음, 고온 녹지 않음

5. 내식성, 부식이 거의 없음